Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Диагностика и техническое обслуживание машин, используемых в АПК. Учебное пособие.pdf
Уборочные машины диагностируют по показателям качества
уборки (качество бункерного зерна, потери зерна, срезанными и несрезанными колосьями и т.д.). В нерабочем состоянии контролируют рабочие регулировки, состояние рабочих органов, плотность прилегания
уплотняющих крышек и лючков, функционирование машины на холостом ходу с испытанием всех органов и проверкой скоростных режимов. При диагностировании энергетической установки определяют
режимы работы и их стабильность, состояние трансмиссии, органов
управления и ходовой части.
Кормодобывающие машины диагностируют аналогично мобильной технике, используемой в полеводстве. Особое внимание обращают
на состояние и функционирование элементов режущего аппарата. Каждый элемент проверяют отдельно на неработающей машине и на холостом ходу. В мобильных агрегатах контролируют функционирование отдельных систем и всей машины в целом. Стационарные машины
диагностируют по состоянию электропривода, геометрическим показателям, креплению рабочих органов. Особого внимания требуют активные сушильные агрегаты, системы которых диагностируют по пожарной безопасности и регулируемости, стабильности.
Кормообрабатывающие машины – стационарные, приводятся в
действие электрическим током или потребляют тепловую энергию. По
этим направлениям их и контролируют. Электрические машины приводов диагностируют по состоянию изоляции, заземлению и занулению, равномерности вращения, шуму и нагреву. В транспортирующих
органах проверяют состояние и наличие управляющих и удерживающих органов. В измельчающих и варочных устройствах диагностируют режимы работы, затраты энергии, герметичность, качество продукции. Всё это оборудование проверяют на безопасность для обслуживающего персонала.
Кормораздаточные устройства диагностируют по несущей и дозирующей способности, по общим показателям функционирования, по
травмобезопасности для обслуживающего персонала и животных.
Навозоудаляющие устройства диагностируют по общим функ-
циональным показателям и электробезопасности.
Доильные установки диагностируют по функционированию отдельных агрегатов установки и по безопасности для животных. При
этом проверяют создаваемый вакуум, эластичность сосковой резины,
работу пульсатора.
Остальную животноводческую технику – системы поения, вентиляции коровников и тому подобное диагностируют аналогично.
41
Большое значение имеет диагностирование автоматических систем закрытого грунта.
При функциональном диагностировании широко используется
контроль показателей на неработающей и работающей машине, а также при специальных испытаниях, режимы которых имитируют работу
всей машины или её отдельных агрегатов.
Функциональное диагностирование неработающей машины в
значительной степени связано с регулировочными операциями и поэтому выполняется таким же оборудованием. После диагностирования
остаётся только проделать те работы, необходимость в которых установлена. Диагностирование целесообразно проводить в присутствии
мастера-наладчика или ремонтника, которые сразу же выполняют
нужные ремонтные или регулировочные операции.
Работающую мобильную машину диагностирует машинист, иногда при участии диагноста из выездной бригады, проводящей техническое обслуживание агрегата. При этом создают определённые рабочие
режимы и диагностируют отдельные системы. Затем сразу проводят
необходимые регулировки, текущий ремонт или временное восстановление.
Тестовое диагностирование осуществляется тогда, когда нет возможности испытать машину в работе. Такие ситуации складываются
или перед началом сезона работы, или после его окончания. На специально выделенной площадке машину обследуют по определённой программе. Подключая внешние источники энергии или нагрузки, имитируют рабочие режимы или режимы, способствующие выявлению диагностических показателей, характеризующих необходимые функциональные. От задаваемых режимов зависит методика сбора диагностической информации. Она бывает пассивной, использующей информацию, поступающую от машины, или активной – за счёт прилагаемой к
машине внешней энергии, вызывающей соответствующие сигналы как
отклик на воздействие. Например, приводят во вращение молотильный
барабан комбайна и проверяют его действия при подаче материала в
разные его зоны; контролируют работу режущего аппарата, приводимого от постороннего источника и т.п.
3.3. МЕТОДЫ РЕСУРСНОГО ТЕХНИЧЕСКОГО
Значение оценки ресурса по мере старения машины возрастает.
Большое значение диагностирование по изменению ресурса имеет
также в период приработки, от проведения которой зависят показатели
работы машины в течение всей эксплуатации.
42
ДИАГНОСТИРОВАНИЯ
В каждой машине имеются элементы со сравнительно небольшим
ресурсом. Такие элементы нуждаются в диагностировании на более
раннем периоде эксплуатации машины. Ресурсное диагностирование
некоторых показателей можно проводить на основании опыта эксплуатации аналогичных машин.
Ресурсы отдельных элементов или сопряжений машины характеризуют следующие показатели.
Износ связан с изменением размеров отдельных элементов по поверхностям, соприкасающимся с другими элементами или материалами. Взаимодействие элементов вызывает истирание или наклёп,
появление трещин, затупление, нарушение уравновешенности,
уменьшение массы и т.п. Сопряжения работают в более сложных
условиях, повышаются затраты энергии на функционирование и увеличиваются нагрузки в других элементах. Все эти явления отражаются на функциональных показателях машины. Например, затупление
режущих кромок почвообрабатывающих машин (сегментов режущего аппарата уборочных машин) вызывает значительные увеличения
тягового усилия, напряжения в стойках и элементах привода, что
может привести к аварии.
Износы многих деталей сельскохозяйственных машин доступны
для непосредственного осмотра и замера. Износы, доступ к которым
невозможен, определяют по косвенным проявлениям. Одним из таких
проявлений является шум, возникающий от соударений сопряжённых
элементов машины. Например, такой шум вызывает работа кривошипно-шатунного механизма. Чем больше износы в сопряжениях механизма, тем больше энергия соударений. На этом принципе и строится
ряд методов диагностирования. Однако в реальной машине таких очагов шума много и энергия от каждого из них распространяется к воспринимающему её преобразователю не по единственному пути.
На рисунке 6 представлена упрощённая схема распространения колебаний от соударения поршневого пальца с поршнем. Как видно из
схемы, волны колебаний распространяются разными путями (каналами), вследствие чего попадают на преобразователь не одновременно,
что вносит искажения в сигнал. Только в одном этом механизме сигналы идут от ряда сопряжений. Если механизм принадлежит многоцилиндровому двигателю, то выделить нужный сигнал из их общего потока очень сложно.
Для диагностирования по такому методу используют предельные
значения сигналов, с которыми сопоставляют значение диагностического. Для уменьшения влияния помех преобразователи с направленной рабочей характеристикой (см. рис. 4) устанавливают в определённые места.
43
Рис. 6. Распространение информации о соударении деталей
в сопряжении «палец–поршень» в конце такта выпуска
(соударение под действием сил инерции):
1 – источник возникновения ударных колебаний; 2 – первый этап
распространения колебаний (сопряжение «палец–верхняя головка шатуна»);
3 – второй этап распространения колебаний (сопряжение «нижняя головка
шатуна–шатунная шейка коленчатого вала»); 4 – третий этап распространения
колебаний (сопряжение «коренная шейка коленчатого вала–блок»);
5 – первый этап распространения колебаний в другом направлении
(сопряжение «поршень–цилиндр»); 6 – сопротивление
на пути распространения колебаний (прокладка);
а, б, в и г – зоны рационального снятия информации
Машину вводят в режим работы, подобный тому, в котором снимали эталонные предельные показатели. Полученный преобразователем сигнал обрабатывают при помощи электронных устройств, смонтированных в определённые сложные схемы, усиливающие, вы-
44
Рис. 7. Вариант блок-схемы диагностической электронной системы
деляющие и сравнивающие с эталонным диагностический сигнал и
выдающие готовую информацию (рис. 7). Такая аппаратура может
провести диагностирование быстро и по многим показателям, так как
она соединена с несколькими преобразователями.
Более простые способы диагностирования износа отличаются
меньшими универсальностью и производительностью. Например, износ компрессионных колец поршневого двигателя оценивают максимальным давлением, создаваемым в цилиндре двигателя, когда в нём
не происходит сгорания, но коленчатый вал вращается с заданной частотой. При этом требуется снять форсунку или искровую свечу зажигания и установить вместо неё прибор – компрессиметр. Иногда для
определения этого износа на неработающем двигателе замеряют количество подаваемого в цилиндр воздуха при контрольном давлении.
Более просто этот параметр оценивают по объёму добавленного картерного масла (компенсация угара за определённое время работы двигателя), по количеству прорывающихся из цилиндров газов при работе
двигателя на конкретных режимах. Существуют и другие методы, но
все они имеют недостатки – бóльшую трудоёмкость или недостаточную точность. Износ подшипников определяется также и снижением
давления в смазочной системе по сравнению с нормальным и предельно допустимым для данного режима. Этот же износ для определённых
подшипников определяют прямым замером после извлечения его
пневматическим, гидравлическим или механическим способом.
Для определения темпа износа деталей машины существует ряд
методов, использующих наличие продуктов износа в масле, смазывающем подшипник или группу подшипников.
45
Рис. 8. Прогнозирование ресурса тракторного или комбайнового
двигателя по изменению давления в смазочной системе:
давление масла; n – частота вращения коленчатого вала двигателя;
−мP
1 и 2 – кривые, полученные соответственно при исходном и текущем
диагностировании; 3 – падение давления из-за нарушения
регулировки клапана, создающее ложное впечатление об износе;
и
скоростные режимы перелома кривой давления масла
n
n
б
а
соответственно при исходном и текущем диагностировании
(по смещению
за время между диагностированиями можно сделать прогноз)
n
б
Износ многих элементов определяют по показателям их функционирования конкретно в каждом случае. Например, диагностирование общего износа механизмов (подшипников) двигателя трактора или
комбайна может быть проведено по следующей методике. Снимают
зависимость изменения давления масла от частоты вращения вала двигателя. Полученный график сравнивают с эталонным. По изменению
угла наклона полученной кривой графика определяют износы, а по
ординате перелома – регулировки (рис. 8).
В результате диагностирования получают не значение ресурса, а
показатель состояния по износу. Он показывает, находится ли износ в
допустимых пределах. Какова продолжительность работоспособного
состояния диагностируемого элемента, по этим данным сказать нельзя.
Для этого необходимы дополнительные сведения.
Показатели состояния регулировок диагностируют на основании
их проявления, по непосредственным или косвенным замерам, а также по шуму (стукам), создаваемому регулируемыми сопряжениями.
В этом случае используют интенсивность стука и отклонение момента его возникновения относительно базового (например, определён-
46
ный угол поворота какого-либо вала машины). Распознают источник
стука по характерной частоте и зоне проявления (способ прослушивания).
Технологические регулировки (например, глубина и качество пахоты, сопряжение «молотильный барабан–дека») к ресурсным показателям не относятся. Их определяют по функциональным показателям.
Однако при хорошей организации технического обслуживания эти
регулировки можно рассматривать как ресурсные и устанавливать
время их контроля, что улучшит эксплуатационные показатели машины и качество продукции.
Засорения и отложения для жидкостей и газов диагностируют
соответственно гидравлическими и пневматическими методами; для
сыпучих тел – визуально и пневматическими методами.
Засорения возникают в топливо-, масло-, водо-, воздухо- и газопроводах. Они начинаются с постепенного накопления отложений на
поверхностях, с которыми соприкасаются движущиеся жидкости, газы
и сыпучие тела. При неправильной эксплуатации или на каком-то её
этапе отложения начинают сказываться на эксплуатационных показателях или вызывают внезапный отказ. Последнее особенно типично
для сыпучих тел. Наличие любых отложений ухудшает работу машины. Удалять отложения следует через оптимальное время: с одной стороны, чтобы не было лишних простоев из-за очистки, с другой – чтобы
слой отложений не был чрезмерным.
Диагностирование отложений возможно: по изменению теплового потока через поверхность, покрытую отложениями; по изменению
пропускной способности трубопровода или объёма полости, внутри
которых образовались отложения. Наличие отложений хорошо определять ультразвуковым методом. В отдельных случаях непосредственно замеряют толщину отложения на торце специальной пробки. Засорения (например, замерзание воды, попавшей в топливо) диагностируют для определения места их нахождения, применяя при этом частичную разборку.
Состояние уплотнений машины – очень важный показатель для
диагностирования. Нарушения уплотнений при избыточном давлении
внутри машины, особенно, если через них просачивается жидкость,
легко заметить осмотром. Если внутри машины давление меньше наружного, то нарушения обнаружить значительно сложнее. В то же
время они представляют большую опасность для функционирования и
ресурса машины.
47
Например, если нарушена герметичность воздухоочистителя
трактора или автомобиля, то во время летних полевых работ двигатель
может выйти из строя в течение одной смены из-за истирания элементов цилиндропоршневой группы абразивной пылью, попадающей с
воздухом.
В доильной аппаратуре такой дефект значительно ухудшает процесс доения, открывает возможность проникновения в молоко бактериям и т.д. Подобные системы диагностируют по значению вакуума
или давления по анализу жидкости на присутствие абразива, по контрольному продуванию или проверяют места возможных подсосов
чувствительным прибором с поисковым наконечником.
Методы ресурсного диагностирования так же, как и функционального, рассчитаны на испытание машины в рабочем или нерабочем
состоянии, а также при специальных режимах.
48
Глава 4. ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ИЗМЕНЕНИЯ
4.1. ЗНАЧЕНИЕ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ
При диагностировании определяется состояние машины в данный
момент времени, снимается как бы фотография её состояния. Формально задачи диагностирования на этом можно считать выполненными. Однако на основании результатов диагноза становится возможным
получить некоторую информацию о состоянии машины в будущем.
Это уже не само состояние, а прогноз, т.е. перспектива его изменения.
Установив при помощи диагностических операций по определённым
показателям их нормальное значение и распространив эти результаты
на всю машину, можно сделать предположение, что она будет продолжать исправно работать.
В действительности в машине при эксплуатации образуются
скрытые дефекты, которые, развиваясь, приводят к внезапным отказам – авариям. Анализируя такую аварию, можно доказать, что никакой внезапности не было.
Любой аварии предшествует более или менее длительный период
накопления изменений показателей, не определявшихся при диагностировании. Поэтому к диагностированию предъявляются следующие
требования. Оно должно проводиться по таким показателям машины,
которые позволяют получить надёжную информацию о её состоянии,
не искажённую из-за неучтённых показателей. Необходимо также,
чтобы по данным диагностирования можно было сделать прогноз изменения состояния машины в процессе её эксплуатации при определённых условиях. Только при соблюдении этих требований диагностирование приобретает действительную ценность.
Для того чтобы получить прогноз, результаты диагностирования
должны удовлетворять условиям: отражать изменения показателей,
определяющих надёжность работы машины; быть увязанными с условиями эксплуатации машины; охватывать такой объём информации,
который обеспечивал бы достоверность сделанных по ним выводов.
Соблюдение этих условий возможно при проведении диагностирования по определённой программе, при обработке и анализе полученного
материала с учётом внешних показателей.
Всестороннюю обработку таких данных можно выполнить с помощью современной вычислительной техники, способной выдать
конечную информацию в оптимальный срок. Поэтому развитие диагностики с последующими прогнозированием, указанием состояния
СОСТОЯНИЯ МАШИН
49
отдельных элементов машины и рекомендациями по оптимальным
техническим вмешательствам оказалось возможным только после создания ЭВМ и соответствующих измерителей состояния – преобразователей. Тем не менее существуют и широко применяются простые
средства прогнозирования.
Оптимизация эксплуатации машины основывается на прогнозах
работоспособности её отдельных агрегатов, сборочных единиц, их деталей и ресурсов этих составных частей по показателям очистки, регулировки, ремонта или замены.
Главное значение прогноза состояния – оптимальное приближение к максимальному использованию ресурса. Прогнозирование позволяет планировать работу машины и её техническое обслуживание,
исходя из фактических возможностей и состояния.
4.2. МЕТОДЫ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ
Наиболее простое прогнозирование строится на анализе изменений показателей во времени – при последовательном их фиксировании. По ним строят график, на оси абсцисс которого откладывают
время работы агрегата, а на оси ординат – значение изменяющегося
параметра в соответствующих единицах. Наносят на график данные
каждого диагностирования и получают ряд точек. Объединяя эти точки плавной кривой, получают закономерность изменения показателя
(рис. 9).
Рис. 9. График прогноза, построенный по результатам диагностирования:
S – диагностический показатель; τ – время работы (наработка);
a – начальное состояние показателя; б – предельно допустимое состояние
показателя; 1, 2, 3 и 4 – последовательные диагностирования,
при которых получены значения показателя соответственно А, Б, В и Г;
5 – прогнозируемое время достижения показателем предельного значения Д
50